2101工作面運巷布置在11#煤層中,自11#煤帶式輸送機大巷開口由南向北施工掘進。其對應(yīng)地表位于202號鉆孔西側(cè)110m由南向北穿過自西向東方向持續(xù)下山的半山腰中部,距辦公樓東西方向約450m。對應(yīng)地表整體呈西高東低,南部較陡,北部較平緩。地表無建、構(gòu)筑物,無電線線路通過。井下位于11#煤輔助運輸大巷、11#煤帶式輸送機大巷北部,東、西、北均為實體煤。
2013年7月份,2101工作面運巷掘進至運2前33m處出現(xiàn)頂板灰?guī)r裂隙水,初期涌水量20m³/h左右,后隨裂隙逐步增多工作面涌水量最高增至70m³/h,后工作面停掘,涌水量逐步穩(wěn)定在35m³/h左右。2014年6月份該巷準備復(fù)工掘進,為了有效預(yù)防水害事故發(fā)生,防患于未然,確保礦井安全生產(chǎn),特制定以下防突水專項安全措施。
一、 地質(zhì)水文條件
2101工作面運巷沿11#煤層底板布置,11#煤層位于太原組下段頂部,厚度為5.26-7.88m,平均6.78m。含3-5層夾矸,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,頂板為K2石灰?guī)r,底板為鋁質(zhì)泥巖,為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。綜合井田三維地質(zhì)勘探成果及2#煤層巷道揭露情況,未顯示現(xiàn)巷前方存在斷層等地質(zhì)構(gòu)造。
11#煤層頂板為太原組石灰?guī)r(K4、K3、K2)巖溶裂隙含水層主要由K4、K3、K2三層石灰?guī)r組成,K2灰?guī)r平均厚度7.62m,巖石致密堅硬,K3灰?guī)r平均厚度2.30m,K2、K3灰?guī)r裂隙多由方解石脈充填,裂隙不發(fā)育,鉆孔沖洗液消耗量較大,在施工過程中,K2灰?guī)r大部分鉆孔出現(xiàn)掉鉆漏水現(xiàn)象,水質(zhì)類型為HCO3.CO3·Na型水,屬富水性弱的溶隙含水層。井田地表及井下瞬變電磁勘探成果未顯示巷道前方存在頂?shù)装甯凰畢^(qū)、采空富水區(qū),但不排除存在隱伏地質(zhì)構(gòu)造及水害。
二、突水因素分析
采掘過程中,造成巷道突水的因素是多方面的,是多種因素綜合作用的結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)場實際觀測及有關(guān)理論分析,認為影響突水的因素主要有以下幾個方面。
礦壓
巷道采掘活動過程中受礦山壓力影響,對工作面頂、底具有嚴重的破壞作用,產(chǎn)生新裂隙,并“活化”原有斷裂,導(dǎo)致底板突水。
隨著工作面的推進,頂板任一斷面總是經(jīng)歷超前支撐壓力壓縮破壞、采后懸頂卸壓膨脹破壞、采空區(qū)周邊剪切破壞、最后頂板冒落壓實的再受壓過程。其中采空區(qū)卸壓膨脹及其周邊剪切對頂板破壞最嚴重,產(chǎn)生的裂隙最多。工作面初壓及周期來壓時頂板懸頂面積最大,工作面周圍煤體的支撐壓力及煤壁處的剪切力達到最大值,煤層最易造成破壞,頂、底板最易突水。
斷層
斷裂構(gòu)造是突水的主要因素之一,綜合分析其作用主要有:
(1)斷裂構(gòu)造的存在破壞了底板完整性,降低了巷道頂、底板的支護強度。
(2)斷層上下兩盤錯動的結(jié)果,縮短了煤層與含水層的距離,甚至使煤層與含水層直接對口。
(3)斷裂帶破碎、軟弱,易形成導(dǎo)水通道。
斷層帶充水成為充水帶,更使水文地質(zhì)條件復(fù)雜化。
一般情況下,在斷層交叉復(fù)合部位、尖滅端、拐彎處、向斜軸部、轉(zhuǎn)折端及隱伏裂隙存在的工作面因應(yīng)力集中,易造成底板破壞突水,是預(yù)防的重點。
3、隔水層
隔水層對突水起阻擋作用,其阻水能力是由其厚度、巖性組合及力學(xué)強度決定的。厚度越大,越不易出水。其巖性組合及力學(xué)強度是控制頂、底板巖層受采動影響的重要因素。當煤層頂、底板巖層軟硬相間時,不易形成裂隙;當頂、底板巖層自近(煤層)而遠,強度由弱到強時,巖層間易形成采動裂隙。起阻水作用的主要是有效隔水層厚度。如果礦壓對底板破壞深度大,導(dǎo)高又大,則有效隔水層厚度相對減小,工作面底板就容易出水。因而我們只有采取防治水措施,減少礦壓對頂、底板的破壞深度,減小導(dǎo)高,才能增加有效隔水層厚度,預(yù)防出水。
4、含水層
含水層的富水性及水壓對工作面頂、底板突水具有重要作用。含水層的富水性是突水大小的物質(zhì)基礎(chǔ),它決定著突水后水害的規(guī)模及對礦井的威脅程度。富水性與其巖溶裂隙發(fā)育程度、逕流條件、構(gòu)造發(fā)育情況及埋藏深度等因素有關(guān)。
含水層的水壓是工作面頂、底板突水的動力,表現(xiàn)為靜水壓力及動水壓力兩種形式。未突水前表現(xiàn)為靜水壓力,靜水壓力對隔水層裂隙具有頂劈擴大作用,水壓愈高,作用愈顯著;出水后承壓水頭降低,含水層的水位能轉(zhuǎn)化為動能,這是以動水壓力為主。其作用主要表現(xiàn)在出水后,裂隙被沖刷擴大,充填物質(zhì)不斷被帶走,通道越來越暢通,出水量越來越大。
綜上所述,造成巷道突水的因素很多,但概括起來主要有礦壓、斷裂、隔水層、含水層4個方面。針對以上突水因素,因地制宜,采取相應(yīng)的防治水措施,就能有效地預(yù)防出水。
三、工作面突水防治
根據(jù)以上分析,結(jié)合工隊施工實際,我們認為搞好巷道突水防治主要從以下幾個方面入手。
采用11#礦用工字鋼棚支護,減少礦壓對巷道的破壞作用。
我隊施工的2101工作面運巷原設(shè)計采用錨網(wǎng)支護,因巷道壓力大,現(xiàn)調(diào)整為工剎網(wǎng)支護,支護棚距為800mm,有效增加巷道支護強度,在施工時必須堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè),施工過程中每班堅持檢查礦工鋼變形情況,堅持礦壓監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題及時向生產(chǎn)部匯報,制定相應(yīng)的支護措施。
預(yù)防斷裂出水是礦井防治水工作的主要內(nèi)容之一.具體內(nèi)容包括以下幾個方面:
(1)全面分析區(qū)域構(gòu)造特征,研究斷裂展布規(guī)律.根據(jù)每個面的巷道揭露情況及鉆探資料,查明工作面斷裂分布情況,為預(yù)防斷裂出水提供依據(jù).
(2)對斷層交叉點、尖滅端、褶曲軸部等構(gòu)造發(fā)育地段要重點縮小巷道支護棚距。
(3)巷道穿過斷層帶時,要加強支護,以防滯后出水.
(4)認真研究滑動構(gòu)造特點,滑動構(gòu)造易形成“層狀”充水帶,對底板威脅面大.要及時分析資料,對構(gòu)造明顯的地段要重點防治.
3、疏水降壓
水壓是造成工作面出水的重要因素,通過探放水疏水降壓可以降低水頭壓力,減少水壓對巷道的“頂劈”作用,預(yù)防出水。井下應(yīng)加強超前物探,綜合物探成果編制專項探放水設(shè)計,適時組織進行探放水,有效預(yù)防突水事故發(fā)生。
4、完善排水系統(tǒng)
工作面連接4寸雙排水管路距離工作面距離不超出50m,并連接工作泵,排水管路連接至車場聯(lián)巷水溝上方。工作面水泵配備要求,揚程不小于70m(隨巷道下山掘進,適當增加揚程配備),排水量不小于50m³/h水泵3臺。施工隊組機電工負責(zé)日常維護,確保水泵工作時能正常運轉(zhuǎn)。工作面發(fā)生突水時,應(yīng)采取緊急排水措施,將靜壓水管、壓風(fēng)管路改造為排水管路,工作面增加水泵配置,積極組織進行抽排水工作。排水管路吊掛在巷道非行人側(cè),每500m安設(shè)一個總閥門便于拆接水管,排水管顏色為黑色,檢修工每天必須對本隊排水管路進行一次全面的檢查,發(fā)現(xiàn)跑水、滴漏及時處理。
5、掘進過程中發(fā)現(xiàn)有透水預(yù)兆(掛紅、掛汗、空氣變冷、出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起、或產(chǎn)生裂隙、出現(xiàn)滲水、水色發(fā)渾等)時,必須立即停止作業(yè),撤出人員,向調(diào)度室匯報,采取相應(yīng)措施。
6、鉆進、打探眼時,發(fā)現(xiàn)巖壁松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大,以即有頂鉆等異狀時,必須停止工作,但不得拔出鉆桿?,F(xiàn)場負責(zé)人員應(yīng)立即向調(diào)度室匯報,并派人監(jiān)測水情。如果發(fā)現(xiàn)情況危急時,必須立即撤出所有受水威脅地區(qū)的人員,然后采取措施進行處理。
7、巷道內(nèi)有積水時要及時將水排出,減少水與巖石的接觸,防止巖石遇水膨脹,巷道發(fā)生底鼓。
8、巷道掘進中必須堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則進行超前鉆探。
9、加強頂板管理,隨時觀察頂板動態(tài)變化情況,如果出現(xiàn)下列征兆時,立即停止作業(yè),將所有人員撤至安全地點,并向值班領(lǐng)導(dǎo)匯報,采取安全技術(shù)措施后方可繼續(xù)施工:
(1)頂板壓力急劇增大,出現(xiàn)頂板破裂聲。
(2)圍巖松軟,片幫嚴重。
(3)頂板掉渣增多,漏頂,片幫頻繁,局部冒頂增加。
(4)敲幫問頂時,聲音不清,發(fā)出“硿硿”響聲。
(5)頂板裂隙增大,頂板出現(xiàn)淋水加大。
四、避災(zāi)路線
1、火、瓦斯、煤塵:
掘進工作面→2101工作面運巷→2101運巷車場→11#煤輔助運輸大巷→井底車場聯(lián)絡(luò)巷→井底車場→副斜井→地面。
2、水、頂板:
掘進工作面→2101工作面運巷→2101運巷車場→11#煤輔助運輸大巷→井底車場聯(lián)絡(luò)巷→井底車場→副斜井→地面